龚声蓉　王朝晖

摘要:本文结合国家“十一五”规划教材《多媒体技术应用》,在分析计算机科学与技术专业教学要求的基础上,探讨了计算机科学与技术专业本科生开设“多媒体技术”课程的目的,介绍了该课程应讲授的主要内容。同时,结合本人的教学实际,从启发式教学、案例教学、实践教学等方面对该课程的教学方法和教学手段进行了探索。

关键词:多媒体技术;启发式教学;案例教学

中图分类号:G642 文献标识码:B

1 “多媒体技术”课程的教学目的

多媒体技术是计算机综合处理文本、图形、图像、音频、视频等多种媒体信息,使多种信息建立逻辑连接,集成为一个系统并具有交互性和实时性的崭新技术。从概念可以看出,它是一门处理文本、图形、图像、音频、视频等媒体的技术。因此,和计算机图形学图像、计算机图像处理、语音信号处理、数字视频处理以及动漫处理有着必然的联系,同时,又和它们有较大区别。多媒体技术是一种迅速发展的综合性电子信息技术,已渗透到相关领域的方方面面,给人们的工作、生活和娱乐带来了深刻的变革。作为一种新的信息处理技术,多媒体技术的发展带动了相关领域的发展,如远程教育、视频会议、视频点播等,并渗透到人类生活的各个领域,发挥着重要作用。许多高校计算机科学和技术以及通信工程等专业也相继开设了“多媒体技术”课程。

对一般高校而言,计算机科学与技术专业本科培养在业务知识和能力方面的基本要求是较扎实地掌握本专业的基础知识和基本理论,掌握计算机应用软、硬件设计、开发和应用等必须的基本技能;了解本专业范围内科学技术的发展现状和发展趋势,具有较强的获取知识的能力和一定的分析问题、解决问题的能力。因此,计算机科学和技术专业开设多媒体技术既要区别于高职高专院校,又要有别于电子通信类专业。

计算机科学和技术专业开设多媒体技术首先要区别于高职高专院校。

本人在主讲“多媒体技术”课程的同时,也从事图像处理和多媒体技术方面的研究,如图像、视频编码与传输,视频监控,图像识别等。不少高校学生在报考我院硕士研究生时,往往选择多媒体技术方向。学生在与我提前联系及面试时,我经常问他们为什么选报该方向。有些同学回答:他们经常使用Photoshop或Flash软件进行图像处理或二维动漫处理。尽管这也是多媒体技术的应用,但显然与计算机本科对多媒体技术的要求不同。

计算机科学和技术专业开设多媒体技术也要区别于电子通信类专业。

电子通信类专业更多地讲授多媒体电路与芯片的设计原理,如压缩芯片、多媒体计算机的主芯片等。

此外,计算机科学和技术专业多媒体技术的教学既不能对每种媒体处理技术讲得太具体,又不能仅仅介绍一些枯燥的概念。

因此,多媒体技术在内容的选取上,应遵循原理与技术、应用相结合的原则,既注重理论、方法和标准的介绍,又兼顾案例分析和具体技术讨论。让学生掌握多媒体技术的核心内容和关键技术,为将来进一步深入研究打下基础。鉴于此,以国家“十一五”规划教材《多媒体技术应用》为基础,将多媒体技术的内容分成了三个部分。

基础部分。系统介绍多媒体技术相关的概念、应用背景、主要内容与核心技术。如视觉媒体和听觉媒体的获取、存储及处理的基本方法;多媒体数据压缩与编码技术、多媒体数据处理的技术标准;多媒体系统结构以及设计多媒体系统时涉及的主要软硬件。

应用部分。为加深学生的理解,该部分结合案例,从文本、图形、流媒体和信息安全角度介绍了多媒体技术应用及开发实例。包括超文本与超媒体技术、多媒体数据库技术和虚拟现实技术,流媒体技术以及多媒体信息安全技术等。

多媒体应用开发环境及实例部分。具体介绍如何使用Visual Basic进行多媒体应用软件设计。

通过上述教学内容,学生不仅掌握了多媒体技术相关的概念、主要内容与核心技术,还通过案例分析,增强学生学习多媒体技术的兴趣,提高学生开发多媒体相关软件的能力。

2教学手段与方法

2.1启发式教学

目前,高校十分注重本科生创新意识的培养。因此,本科教学中切忌以考试为目的,照本宣科,更不能漫无边际,让学生抓不住重点。多媒体技术尽管范围广,内容更新快,但是,多媒体技术中的主要媒体,如图形、图像、语音、视频、动画等并没有发生变化,获取、存储这些信息的基本原理也没有根本变化,只是处理这些媒体的技术在不断进步。因此,在多媒体技术的教学过程中,可以以《多媒体技术应用》为主线全面展开教学,做到内容明晰。但同时要做到内容新颖,有一定的深度,对学生有所启发。为此,可广泛采用启发式教学。如可先抛出问题,让同学们思考,然后由老师逐步解决。在讲授“多媒体数据压缩和编码技术”一章时,可首先抛出三个问题:为什么“要”对多媒体数据进行编码?为什么“能”对多媒体数据进行编码?“怎样”对多媒体数据进行编码?然后通过提示让学生先思考,再逐步解释谜团。我在某次讲授该章时,正值神州飞船飞天成功,传回了清晰的月球表面照片。为此,我结合这一热点,在抛出上述三个问题的同时问学生:“一颗卫星图片大约有多少字节?”同学们开始了热烈的议论,我适时地给出了一个小的例子让大家计算:某陆地卫星拍摄的图像分辨率为2340×3240,共4个波段,采样精度为7位,按每天30幅计,计算每天的数据量。同学们计算完毕,其实为什么要进行多媒体数据压缩已经没必要细讲了。接着,我又抛出另一个问题:给一个同样大小的纸箱,装同等大小的香皂和洗碗用的海绵,在不损坏的情况下,装哪种物品多?同学几乎异口同声地回答:“海绵。”我进一步引导:“为什么呢?”同学们也很配合地回答:“海绵空隙大”。我接着同学们的话:“对,因为有冗余”。“多媒体数据为什么能压缩呢,也是因为冗余”。剩下的问题只有“怎样压缩”了。然后,接着前面的提示,介绍了多种数据冗余,如空间冗余、时间冗余、结构冗余、知识冗余、视觉冗余等,并进一步分析数据压缩的原理:实际就是利用各种冗余特性,设计出能尽可能少的冗余的方法。这其实也是本章的重点。这样一来,本来枯燥且有一定深度的编码压缩原理和方法,学生听起来就很轻松了。

2.2案例教学

教学内容要深入浅出。因此,应加强案例教学,加强案例教学,激发学生兴趣。在多媒体技术教学中,一方面在基础部分增加了“VC++播放声音的实现”、“BMP文件解析”、“YUV格式的显示和存储”等基础案例,让学生掌握声音、图像和视频的基本文件格式,会亲手实际程序播放这些媒体文件。同时,结合多媒体技术的各个方向,分别增加了“多媒体数据库技术”、“虚拟现实技术”、“流媒体技术”等章节,其实都是具体案例,此外,通过贴近生活的实例,加深学生对一些难点问题的理解。如在讲解音频编码部分的子带编码时,结合启发式教学,举了这样一个例子:一个可容纳三辆车并排行驶(三车道)的高速公路,为什么会分快车道、小型车道、大型车道?同学们进行了认真的思考,并给出了答案:尽可能避免堵车。接着同学们的回答,将音频传输中的通信信道看成是车道,在传输的音频信息看成是车,再进行子带划分和编码,同学们很快就理解了子带编码的基本原理,并且印象深刻。

在与不少老师交流时,谈起案例教学要尽可能贴近生活,让学生易于理解。许多老师认为多媒体技术是专业课,更容易举出贴近生活的案例,但对于专业基础课,就难于举出类似的例子。事实上,只要我们认真观察生活,善于思考教学问题,这样的例子比比皆是。如我曾讲授过操作系统,在虚拟存储器一章中,有一个概念swap(交换),我就举到了学生到食堂就餐这样一件身边的例子:在一个能容纳100人的餐厅,能容纳数百人就餐,就好比物理存储器是100,并没有得到扩展,但虚拟存储器却为数百,其实就是用到了交换的概念。

2.3结合科研,穿插本学科动态

多媒体技术内容多、技术新。要吸引学生的注意力,必须结合教师的科研实际和本学学科的发展现状,引入学生感兴趣的话题,激发他们的学习热情。因此,在教学过程中,结合笔者的科研方向,介绍了我在北京航空航天大学攻读博士期间所在的课题组开发的多个多媒体项目以及现在正负责的多个项目等,如采用语音识别技术开发的语音跟读系统,采用语音合成技术开发的机场航班播报系统合成技术以及采用视频处理技术的香港边防视频监控系统。同时,结合本学学科的发展现状,分析了嫦娥1号传输卫星图片的基本原理。既提高了学生的学习兴趣,又拉近了学生与多媒体技术的距离,使学生不再感到多媒体技术仅仅是新颖的概念介绍和原理的阐述。

2.4实践教学

由于多媒体技术是一门实践性很强的课程,因此,实验是课程设计必不可少的。针对不同的教学对象,可将实验分为三个层次。第一层次主要侧重验证性实验,可以音频、视频、图像、动画等媒体制作工具软件(如Photoshop、CoolEdit、Premiere、3DMAX等)应用为主,目的是通过这些软件的运用加深学生对多媒体技术的概念的理解。第二层次主要侧重于设计性实验,以Visual C++和Visual Basic等语言及开发包为主,目的在于掌握图形、图像、音频、视频、动画等的简单处理方法,为进一步开发多媒体应用打下基础。第三层次主要侧重于综合性实验,也以Visual C++和Visual Basic等语言及开发包为主,但实验内容可提升至简易视频监控、视频会议的设计,甚至可扩展至毕业设计。目的是希望学生除了了解多媒体技术的基本概念,掌握各种技术原理外,还将具备初步的应用系统设计能力,能够直接将所学知识用于工程实践。此外,实验不能仅限于学生被动接受,还应尽可能让学生主动参与。为此,可充分利用课外科技课题,让学生主动参与到老师的实际课题中。如苏州大学配合国家大学生课外科技创新计划、江苏省大学生实践创新训练计划,广泛开展了苏州大学课外科技项目、莙政学者基金等课外科技项目立项。同时,成立了学生开发实验室,与企业广泛建立了校外实习基地和创新实验室,让学生开展相关课外科技项目开发,理论联系实际,强化学生实践能力,拓展学生自主学习能力。如由笔者指导的“道路交通异常检测与跟踪”、多媒体技术课程建设小组刘纯平老师指导的“基于视频的汽车车牌自动识别管理系统”分获国家大学生创新性实验项目和江苏省大学生实践创新训练计划立项资助,所指导的大学生在三年级选修多媒体技术课程时,参与到这些课外科技项目中,并在大学四年级上学期就有论文“基于局部熵的CMOS摄像头疵点检测”、“基于一次排序的改进Huffman编码算法”被《计算机工程与应用》和《计算机应用与软件》录用。

2.5作业与考核

多媒体技术涉及内容广、技术新,作为专业课,对这门课程的学习不能仅仅是了解相关概念。因此,在作业布置和考试方式上都要有所改变。结合这门课程的特点,在作业布置时,不能仅仅是书后习题,而应开拓学生的视野。为此,对应每章内容,布置一道大的思考题,要求学生自主查阅数字期刊,以学术论文的形式提交。如针对第一章,可以布置“多媒体技术的现状与发展趋势”,针对数字音频处理,可以布置“数字音频压缩技术进展”等。同时,将平时作业、实验和期末考试计入考试成绩。在考试要求中,制定了“想得高分不易,想不及格更不容易”的策略,目的是激励学生自主学习。让学生清楚:只要课堂认真听讲、课后认真完成实验和作业,及格是理所当然的了。但是,要想得高分就要主动学习,下一番真功夫。从历年的教学活动来看,效果不错。

3结束语

本文结合笔者多年讲授多媒体技术的实际,以笔者主编的国家“十一五”规划教材为基础,抛砖引玉,探讨了多媒体基础应用的教学方法。事实上,教学过程中很难做到千篇一律。因此,应结合教师的科研实际和学生的现状,有针对性地安排多媒体课程的教学任务。

参考文献:

[1] 龚声蓉,王林,刘纯平,陆建德. 多媒体技术应用[M]. 北京:人民邮电出版社,2008.

[2] 龚声蓉,杨季文,朱巧明. 多模式校企合作,主动适应IT企业需求[J]. 计算机教育,2006(10):18-20.

[3] 龚声蓉,杨季文,朱巧明. 强化实践能力,培养计算机科学与技术专业工程型人才[J]. 计算机教育,2006(2):18-20.

[4] 龚声蓉,杨季文,朱艳琴. 校企合作,培养IT应用型创新人才[J]. 计算机教育,2008(21):23-28.